Neo ISE - prezentacja - dr inż. O.Małyszko

Efektywność energetyczna i produkcja energii w kontekście inteligentnych sieci energetycznych

dr inż. Olgierd Małyszko Katedra Elektroenergetyki i Napędów Nap Elektrycznych Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie ul. Sikorskiego 37 70 70--313 Szczecin

Szczecin,

21.10.2013 r.

Sieci elektroelektroenergetyczne Sieci elel-en jest to zbiór przewodów (linii napowietrznych i kablowych) oraz innych urządzeń elektroenergetycznych (stacje, transformatory, urządzenia kontrolne, pomiarowe, zabezpieczające itp.) przeznaczonych do przesyłania, przetwarzania i rozdziału energii elektrycznej wytworzonej w elektrowniach i zasilania nią odbiorów.

Czy sieci elel-en są nam niezbędne? niezbędne?

• Dzisiaj: TAK • W przyszłości: niekoniecznie. (powód: energetyka rozproszona, ogniwa paliwowe)

www.keine.zut.edu.pl

Smart Grid (Inteligentna sieć)

Smart Grid (inteligentna sieć - ISE) – sieć elektroenergetyczna, która potrafi integrować zachowania i działania wszystkich przyłączonych do niej użytkowników (wytwórców, dystrybutorów, odbiorców), w której istnieje dwukierunkowa komunikacja między wszystkimi uczestnikami rynku energii.

www.keine.zut.edu.pl

Smart Metering (inteligentny pomiar)

Najważniejszym składnikiem ISE jest: jest: Smart Metering (inteligentny pomiar) – jest to inteligentny system pomiarowy obejmujący: • liczniki, • systemy komunikacyjne, • aplikacje do gromadzenia, przechowywania i zarządzania danymi pomiarowymi.

Celem jest pomiar energii czynnej i innych parametrów energii, zbieranie informacji w czasie rzeczywistym oraz dwukierunkowy przepływ informacji.

Częściami tego systemu są: AMI (Advanced Metering Infrastructure ) – Zaawansowana infrastruktura pomiarowa.

MDM (Meter Data Management) – Oprogramowanie do zarządzania danymi pomiarowymi.

IHD (In-home display)) - Wyświetlacz domowy. www.keine.zut.edu.pl

Cel wdrażania ISE:

Zwiększenie efektywności końcowego wykorzystania energii dzięki zmianom technologicznym i gospodarczym, oraz zmianom zachowań konsumentów energii.

Efektywność energetyczna: energetyczna: racjonalne wykorzystanie energii w produkcji, usługach i gospodarstwach domowych.

www.keine.zut.edu.pl

Przykładowa struktura AMI

www.keine.zut.edu.pl

Co zrobić aby „nic nie robiąc” poprawić efektywność wykorzystania energii

Odbiorniki włączone Odbiorniki włączone jednocześnie po kolei Energia pobrana Energia stracona na przesyle

www.keine.zut.edu.pl

Przykład 2: Zapotrzebowanie mocy KSE (wartości chwilowe 15 min. w [MW]) w dniu 16-10-2013.

24000

23000 22000

21000 20000

Szczyty obciążenia = droga energia

19000 18000

17000 16000

15000

Dolina nocna = tania energia 00:15 01:00 01:45 02:30 03:15 04:00 04:45 05:30 06:15 07:00 07:45 08:30 09:15 10:00 10:45 11:30 12:15 13:00 13:45 14:30 15:15 16:00 16:45 17:30 18:15 19:00 19:45 20:30 21:15 22:00 22:45 23:30

Co zrobić aby „nic nie robiąc” poprawić efektywność wykorzystania energii

Źródło: http://www.pse-operator.pl

Wniosek: Jeśli jest taka możliwość, to odbiorniki należy włączać w czasie, gdy cena za energię jest najniższa. www.keine.zut.edu.pl

• Możliwość śledzenia na bieżąco danych na temat cen energii, wielkości zużycia i płatności w danym okresie rozliczeniowym.

• Możliwość sprawdzania parametrów jakości energii elektrycznej, w razie ich niedotrzymania odbiorca może ubiegać się o bonifikaty w płatnościach.

Korzyści dla odbiorców energii

Wyświetlacz domowy IHD (In-home display) (Źródło: PTPiREE- Studium wdrożenia inteligentnego pomiaru energii elektrycznej w Polsce )

www.keine.zut.edu.pl

Alternatywa dla wyświetlaczy IHD

Korzyści dla odbiorców energii

Portal konsumencki Alternatywą dla wyświetlaczy IHD może być stworzenie portalu konsumenckiego przez strony www, www gdzie każdy z odbiorców posiadałby swoje konto, na którym znajdowałyby się wszystkie potrzebne informacje, związane poborem energii elektrycznej pomocne w jej efektywniejszym zarządzaniu.

Urządzenia mobilne Aplikacja mobilna „Mój Licznik” umożliwia u bieżące monitorowanie zużycia energii elektrycznej. Użytkownik może sprawdzić zużycie prądu w domu z każd ażdej zakończonej doby, porównać, kiedy ta wartość była najwyższa oraz przekonać się, czy zużywa tyle energii elektrycznej, co osoby korzystające z tej samej taryfy. taryfy Aplikację udostępnia swoim klientom posiadającym liczniki zdalnego odczytu Energa-Operator.

Operator.

Można już pobrać z Google Play (na urządzenia z systemem Android) oraz AppStore(na (na urządzenia z systemem iOS). www.keine.zut.edu.pl

Korzyści dla odbiorców energii

• Dostosowanie taryfy rozliczeń do swojego dobowego profilu zużycia.

• Możliwość efektywniejszego zarządzania poborem energiienergii włączanie energochłonnych odbiorników w strefach czasowych o niższej cenie.

Obecnie: • Taryfa energii dla odbiorców indywidualnych (G11 ) nie skłania do racjonalnego zużycia energii (brak stref czasowych).

• We wszystkich taryfach brak elastycznych stref czasowych.

www.keine.zut.edu.pl

Korzyści dla prosumentów

Prosument (producer producer + consumer) jest to odbiorca, który dysponuje własnym źródłem energii, przeznaczonym w pierwszej kolejności na zaspokajanie własnych potrzeb energetycznych, ale w przypadku dysponowania nadwyżkami, może także energię dostarczać i sprzedawać do sieci.

• Możliwość funkcjonowania generacji energii z przydomowych źródeł odnawialnych, oprócz produkcji energii na własne potrzeby możliwość sprzedaży energii do sieci.

• Możliwość przyłączania akumulatorów i świadczenia usług systemowych.

Obecnie: • Problemy z przyłączaniem do sieci małych (przydomowych) źródeł energii (konieczność podpisania stosownej umowy, konieczność instalacji liczników do pomiaru energii produkowanej).

• Do niedawna (do 2013 r.) konieczność rozpoczęcia działalności gospodarczej (w tym opłaty do ZUS-u).

www.keine.zut.edu.pl

Przykład:

Korzyści dla OZE

Mamy w swojej okolicy zlokalizowaną dużą farmę wiatrową.

Obecnie: jak wieje wiatr produkowana energia jest wysyłana do systemu, jak nie wieje to lokalni konsumenci pobierają energię z systemu – czyli generujemy straty przesyłowe.

Co można osiągnąć dzięki ISE: jeśli prognozy przewidują dostateczny wiatr dzięki elastycznym taryfom będzie można obniżyć cenę energii dla lokalnej społeczności aby zachęcić do konsumpcji energii w miejscu jej wytwarzania.

www.keine.zut.edu.pl

Efektywność energetyczna i produkcja energii w kontekście inteligentnych sieci energetycznych

Fundamentalne cele idei ISE

Fundamentalne cele idei ISE: • Aspekt techniczny – poprawa bezpieczeństwa pracy KSE, • Aspekt ekonomiczny – poprawa konkurencyjności na rynku energii, • Aspekt ekologiczny – wzrost udziału OZE, • Aspekt społeczny – konsument z biernego odbiorcy stanie się aktywnym uczestnikiem rynku energii.

Konsekwencje wprowadzenia ISE: • Wytwarzanie –odejście odejście od elektrowni systemowych w kierunku rozproszonych źródeł w pobliżu odbiorów, • Przesył – ograniczenie roli przesyłu dzięki bliskości rozproszonych źródeł, • Dystrybucja – wykorzystanie ISE do sterowania poziomem zużycia energii, pracą magazynów energii w celu wyrównywania krzywej obciążenia, pracą źródeł odnawialnych i elektrowni systemowych, • Konsumpcja – optymalizacja opt zużycia energii poprzez oddziaływanie na odbiorców (zmianę nieefektywnych zachowań). zachowań www.keine.zut.edu.pl

Przyszłość sieci elektroelektroenergetycznych

Rozwój ISE może spowodować taki rozwój generacji rozproszonej, że stopniowo wyprze ona tradycyjne duże elektrownie systemowe… i tym samym sieci elektroenergetyczne staną się zbyteczne!!!

„System elektroenergetyczny” przyszłości (przykład)

OZE

Elektrolizer

H2 O2

Ogniwo paliwowe

www.keine.zut.edu.pl

MASDAR

Teraźniejszość Świat

(Zjednoczone Emiraty Arabskie)

Cel - pierwsze w pełni ekologiczne miasto nieemitujące ani grama CO2, zasilane całkowicie energią z OZE. Zakończenie projektu przewidziano między 2015 a 2020 rokiem.

Miasto o docelowej powierzchni 6 km2 ma być domem dla 50 000 mieszkańców oraz miejscem pracy dla 40 000 pracowników spoza miasta. Szacowane koszty inwestycji wynoszą obecnie 18,7 do 19,8 mld USD. Model miasta

Źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:Scale_model_Masdar_city.jpg

www.keine.zut.edu.pl

MASDAR

Teraźniejszość Świat

Transport Ciągi piesze, chodniki i place zajmą sto procent powierzchni, natomiast transport kołowy będzie odbywał się na poziomie „minus jeden”, niczym w metrze. Jednym z pomysłów jest system komunikacji miejskiej Personal Rapid Transport (szybki transport osobisty) oparty na elektrycznych taksówkach, które nie potrzebują kierowcy. Po wejściu do samochodu wystarczy podać adres, a samochód sam dowiezie pasażera na miejsce.

Automatyczna taksówka

Źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:Scale_model_Masdar_city.jpg

www.keine.zut.edu.pl

Cel projektu: przetestowanie systemów dystrybucji energii elektrycznej pochodzącej z energii wiatrowej, aktualnie na Bornholmie 50% energii elektrycznej pochodzi z energii wiatru.

Teraźniejszość Europa

Miejsce: wyspa Borholm.

Borholm Wykonanie: 2000 odbiorców energii otrzyma urządzenia regulujące zapotrzebowanie energii umożliwiających programowanie automatycznych preferencji zapotrzebowania oraz podających informacje w czasie rzeczywistym, w okresach zbyt słabego lub silnego wiatru odbiorcy będą redukować swoje zużyc życie, w zamian otrzymają tańszą taryfę w czasie „dobrych wiatrów”, Smart grid w automatyczny sposób odłącza ustalony odsetek zużycia każdego odbiorcy w czasie wysokich cen energii i umożliwia zwiększenie zużycia przy niskich cenach. W ramach projektu opracowany zostanie system komputerowy, który będzie obliczał cenę energii na podstawie sytuacji w układzie produkującym i dystrybucyjnym.

Spodziewany efekt:: odbiorcy mają rozwiązać problem niedoboru energii w okresach słabych wiatrów zamiast wykorzystywać do tego turbiny gazowe lub import energii z innych rejonów. rejonów Budżet projektu: 21 mln Euro, czas realizacji: 2011-2015. www.keine.zut.edu.pl

Teraźniejszość Europa

Źródło: http://www.eu-ecogrid.net ecogrid.net

www.keine.zut.edu.pl

Teraźniejszość Europa

Inteligentne liczniki w Europie • Wielka Brytania – plan zainstalowania 53 mln inteligentnych liczników energii i gazu do 2019 r.

• Francja – do 2016 r. montaż inteligentnych liczników u wszystkich odbiorców.

• Szwecja – w 201 010 r. 100% odbiorców posiadało inteligentne liczniki.

• Włochy – do końca 2010 r. było 33,5 mln inteligentnych liczników (90% odbiorców). odbiorców

www.keine.zut.edu.pl

Do 2020 r. co najmni niej 80% konsumentów musi zostać wyposażona w inteligentne liczniki.

W Polsce każda spółka dystrybucyjna rozpoczęła pilotażowe programy.

Teraźniejszość Polska

Na przykład w Energa-Operator Energa zainstalowano ok. 100 tyś. liczników w Kaliszu, w okolicach Drawska Pomorskiego oraz na półwyspie Helskim, trwają prace nad integracją komunikacyjną liczników.

Docelowo ma być ok. 2,5 mln odbiorców komunalnych (taryfa G) i ok.

290 tyś. yś. odbiorców biznesowych (taryfy C1).

C1 Zakres projektu na Helu (pierwszy w Polsce pilotażowy projekt inteligentnej sieci): • Pełne wdrożenie inteligentnych liczników, • Wdrożenie rozwiązań DMS do monitorowanie sieci nn (SCADA nn), • Automatyczne wykrywanie i lokalizacja miejsca uszkodzenia, • Automatyczna rekonfiguracja sieci, • Zaawansowany system kontroli i regulacji napięcia w sieci SN, • Wizualizacja sieci w układzie geograficznym, • Integracja z systemem GIS, • Umożliwienie pracy wyspowej systemu dystrybucyjnego, • Stworzenie podstaw do świadczenia nowych usług i integracji z generacją rozsianą. www.keine.zut.edu.pl

Koszty wdrożenia systemu

• Oszacowanie rzeczywistych kosztów wdrożenia systemu SmartMetering jest bardzo trudne.

• Programy pilotażowe uruchomione przez OSD prowadzone są na zbyt małą skalę i działają zbyt krótko, aby mogły stanowić miarodajną podstawę do oszacowania kosztów całego projektu. projektu • Koszty poniesione w krajach w których już funkcjonuje system AMI, w przeliczeniu na układ pomiarowy wahają się od 280 zł we Włoszech, do 872 zł w Szwecji.

• W Polsce według raportu PTPiREE, łączne nakłady w cenach stałych roku 2010 wyniosłyby ok. 7,8 mld zł w scenariuszu optymistycznym, oraz 10,2 mld zł w scenariuszu pesymistycznym.

www.keine.zut.edu.pl

Dziękuję za uwagę